“系外生命”是否存在？

近日，剑桥大学天文学家尼库·马杜苏丹领导的国际团队在《天体物理学杂志通讯》上发表文章称，在距离地球约124光年的太阳系外行星K2—18b大气层中，发现了迄今太阳系外可能存在生命活动的“最有力证据”。该行星大气层中存在二甲基硫醚（DMS）和二甲基二硫醚（DMDS）的“化学指纹”。在地球上，前者几乎完全由海洋生物产生，后者则广泛存在于自然界中，细菌、真菌、植物和动物都会释放它。如果这些发现可靠，这将是人类首次在太阳系外行星上探测到的与生命活动有关的、比甲烷更复杂的有机分子。

该项研究采用“凌星光谱法”，利用詹姆斯·韦布空间望远镜（JWST）获得恒星星光穿过行星大气时留下的吸收痕迹，这些痕迹能够反映行星大气中的物质及其含量。该方法类似于通过紫外线灯照射纸币时看到的水印，来判断货币真假。不同的是，这一方法是从光谱而不是图像中寻找“水印”。

在迄今宇宙中已发现的5800多颗太阳系外行星中，K2—18b属于最常见的类型之一。2015年，它被开普勒太空望远镜发现。K2—18b的质量约为地球的8.6倍，体积约为地球的2.6倍，处于行星宜居带。2019年，有两个国际团队利用哈勃空间望远镜研究了K2—18b的大气，认为其富含水蒸气。不过后来有观测和分析认为，所谓的水蒸气或许是甲烷。虽然二者很难区分，但考虑到K2—18b的温度环境，甲烷的可能性更大。

2023年，马杜苏丹团队利用JWST数据确认K2—18b大气中以甲烷和二氧化碳为主，并首次提出可能存在二甲基硫醚。在此次研究中，他们利用更长波段的JWST数据，使得探测置信度首次超过3，达到3.4。天文学家一般认为置信度达到3是探测的底线，到5是比较可靠的探测。研究团队认为，这是首次在一颗处于宜居带的系外行星大气层中发现碳基分子。这些结果与对“氢海行星”的预测相符：即在其富含氢气的大气层之下，是一个被海洋覆盖的宜居世界。

对此结果，国际上也有不少研究者提出质疑。一些研究认为，这些观测数据“存在较大噪声干扰，所有已报告的特征可能只是统计波动”。同时，很多其他分子的模型也能给出类似甚至略好的拟合效果。对于K2—18b上是否存在水的问题，美国密歇根大学的研究者认为，K2—18b更可能是一颗类似海王星的气态行星，甚至没有实体表面。此外，实验室天体物理学家在还原性大气中通过化学反应也生成了二甲基硫醚，研究星际介质的专家提出二甲基硫醚可能来自太空。因此，即使K2—18b上存在二甲基硫醚，它们或许由非生命过程产生，甚至还可能来自星际介质。

太阳系外是否有生命存在？这个问题一直吸引着人类。宇宙浩渺无垠，恒星之间极为遥远，目前只能依靠类似JWST的天文望远镜来获取这些行星的光谱。当前比较公认的生命信号探针包括如下情况：如果发现某颗行星大气中存在明显的氧气或者强烈的紫外吸收（由臭氧层导致）以及甲烷，那么生命就有可能存在；如果行星光谱存在“红色边缘”或类似的光谱特征，那么这颗星球可能类似于白垩纪年代的地球，地表几乎全是森林，绿色植物的叶绿素选择性吸收了蓝光和红光，产生了“红色边缘”效应。

科学探索永无止境。为推进相关研究，有不少国家制定了探测系外生命的发展规划，包括中国的天邻计划和觅音计划、美国的宜居世界天文台项目和欧洲的生命项目等。我们相信，随着天文望远镜和观测水平的提升、行星大气模型的发展、天体生物学的兴起，越来越多的观察、仿真、实验和模拟将帮助人们获得更多关于生命信号探针的认知。

（作者为中国科学院国家天文台研究员）